FR2799887A1 - Connexions de modules multi-puces hyperfrequence par transfert automatique sur bande - Google Patents
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Abstract
L'invention propose d'utiliser pour la connexion d'un module multi-puces hyperfréquence un dispositif de connexion coplanaire adapté en impédance, formé d'une pluralité de conducteurs (2, 3, 4) sur un support (1) isolant. Un tel dispositif du genre prévu en technologie TAB (transfert automatique sur bande) permet une connexion simple et efficace du module multi-puces; il permet de résoudre les problèmes d'adaptation en impédance et de résistance mécanique.
Description
<B>CONNEXIONS DE MODULES</B> MULTI-PUCES HYPERFREQUENCE <B>PAR</B> <B>TRANSFERT AUTOMATIQUE SUR BANDE</B> présente invention concerne les circuits céramiques hyperfréquence, et plus particulièrement la connexion de tels circuits céramiques hyperfréquence multi- puces sur circuits imprimés.
On appelle module multi-puces ou MCM (acronyme de l'anglais "Multi Chip Module") un ensemble de plusieurs dés (en anglais "dice") de circuits intégrés fixés un substrat. Cette technologie, à l'inverse d'une encapsulation indépendante des différents dés, permet de limiter les longueurs de connexion entre les dés, et de ne prévoir le cas échéant qu'un boîtier unique pour l'ensemble des dés.
pose pour les modules multi-puces hyperfréquences le problème de la connexion et notamment de la connexion sur des circuits imprimés. II est en effet nécessaire de relier électriquement le module multi-puces et le circuit imprimé. En technologie micro-ruban, le fond du module multi-puces est collé sur le circuit imprimé, la connexion de la face supérieure du module multi-puces avec le circui imprimé s'effectue à l'aide d'un fil ou d'un ruban. Un des problèmes rencontrés dans ce cas que la longueur du fil de connexion a une incidence directe sur les performances électriques du module. Cette longueur est imposée par l'épaisseur substrat du module multi-puces; réduire cette épaisseur a pour conséquence la fragilisation du module multi-puces, et limite le nombre de couches dans le fond utilisables pour le routage; la diminution de l'épaisseur peut aussi poser des problèmes de planéité, et peut empêcher de coller le module multi-puces sur le circuit imprime, ou peut rendre indispensable une reprise mécanique du module, suivie d'une métallisation du fond.
problème de longueur de connexions est spécifique aux circuits hyperfréquences, typiquement pour des fréquences supérieures à 1 GHz. Une solutions proposées est d'utiliser des cadres rigides, ou connexions rigides obtenues par un moyen de gravure collective (en langue anglaise "lead frame"). Cette solution présente l'inconvénient de mal résister à des cycles thermiques, du fait de la rigidité du cadre.
ailleurs, dans des applications hors du domaine des hyperfréquences, a été proposé une technique de connexion des circuits intégrés, appelée "TAB" ou transfert automatique sur bande (acronyme de l'anglais "Tape Automated Bonding"). Cette technique est par exemple décrite dans la section relative à l'art anterieur de EP-A-0 583 : un film de polyimide est découpé pour prévoir des fenêtres ou ouvertures le film est revêtu par lamination d'une couche de métal conducteur, par exemple une couche de cuivre d'une épaisseur de quelques dizaines de micromètres. La couche attaquée par photolithographie ou par un procédé analogue, pour créer des conducteurs en saillie dans les fenêtres. L'ensemble obtenu peut alors être utilisé pour connexions vers un circuit intégré présentant des plages connexion sur sa face supérieure. Le circuit est disposé dans une fenêtre, et les conducteurs en saillie sont soudés sur les plages de connexion par thermo-compression. interconnexions peuvent être encapsulées, en revêtant la structure d'un matériau polymère; on améliore ainsi la résistance mécanique de l'ensemble. .
EP-A-0 527 583 décrit une application de cette technique de transfert automatique sur bande à la connexion entre des dés qui sont ensuite assemblés pour former un module multi-puces. Les applications hyperfréquence ne sont pas mentionnées dans ce document.
US-A-5 234 536 propose aussi d'utiliser une technique de transfert automatique sur bande pour réaliser les connexions entre des circuits imprimés, à l'intérieur d'un module multi-puces.
US-A-5 049 974 décrit des dispositifs d'interconnexion d'un module multi- puces à un circuit imprimé. Ces dispôsitifs sont formés par lamination de couches métalliques sur un film polyimide, avec des connecteurs en saillie.
JP-A-9 283 696 propose d'assembler l'un contre l'autre un circuit intégré, et un circuit intégré à TAB; l'ensemble est monté sur un circuit imprimé : le circuit intégré est monte face contre le circuit imprimé à l'aide d'une résine, tandis que les pattes de connexion du circuit à TAB sont fixées sur le même circuit imprimé.
applications hyperfréquence ne sont pas mentionnées dans documents.
Tomimuro et autres, A new packaging technology for GaAs MMIC modules GaAs IC Symposium pp. 307-3l0, 22-25 Octobre 1984, propose d'utiliser une structure coplanaire en film pour réaliser les connexions entre un circuit intégré hyperfréquence et son boîtier. La structure coplanaire est dérivée d'une structure pour transfert automatique sur bande; elle est formée d'un film de polyimide, lequel est laminée une couche conductrice, qui est découpée pour former des conducteurs en saillie. Des plots en or sont ménagés aux extrémités des conducteurs, pour permettre la fixati sur les plages conductrices du circuit intégré et du module hyperfréquence. Par opposition à une structure habituelle en transfert automatique sur bande, structure coplanaire en film est adaptée en impédance. Ce document ne concerne que les connexions à l'intérieur du boitier, et ne mentionne pas les connexions boitier vers l'extérieur. En outre, ce document ne concerne pas les modules multi puces.
'invention propose une solution au problème de la connexion des modules multi-puces hyperfréquences. Elle permet d'éviter de devoir diminuer l'épaisseur du fond du module, et permet une connexion dont les caractéristiques sont indépendantes de la hauteur du module. Par rapport à une solution du type "lead- frame", solution de l'invention présente une résistance accrue aux chocs mécaniques et thermiques.
Plus précisément, l'invention propose l'utilisation pour la connexion d'un module multi-puces hyperfréquence d'un dispositif de connexion coplanaire adapté en impédance, formé d'une pluralité de conducteurs sur un support isolant.
support isolant peut être un film, par exemple en polyimide. Dans un mode de réalisation, les conducteurs sont en saillie de part d'autre support.
L'invention s'applique notamment à la connexion d'un module multi-puces hyperfréquence à un circuit imprimé, ou encore à la connexion d'un module multi- puces hyperfréquence à un autre module multi-puces hyperfréquence.
'invention propose aussi un ensemble d'un module multi-puces hyperfréquence et d'un circuit imprimé, dans lequel le module est monté sur circuit imprimé connecté audit circuit imprimé par l'intermédiaire d'un dispositif de connexion coplanaire adapté en impédance formé d'une pluralité de conducteurs sur un support isolant.
Elle propose encore un ensemble d'un module multi-puces hyperfréquence et d'un autre module multi-puces hyperfréquence, dans lequel le module est connecté à l'autre module par l'intermédiaire d'un dispositif de connexion coplanaire adapté en impédance formé d'une pluralité de conducteurs sur un support isolant. Dans un cas comme dans l'autre, le support isolant peut être un film, par exemple en polyimide.
Avantageusement, les conducteurs sont en saillie de part et d'autre du support.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l'invention, donnée ' titre d'exemple et en référence aux dessins annexés, qui montrent - figure , une représentation schématique en vue de dessus d' dispositif de connexion selon l'invention ; - figure une représentation schématique en coupe du dispositif de la figure 1 ; - figure une représentation schématique en coupe de connexions à l'aide d'un dispositif selon l'invention.
L'invention propose d'utiliser, pour la connexion de modules multi-puces vers l'extérieur, des dispositifs de connexion en technologie transfert automatique sur bande. Elle s'applique notamment pour la connexion entre un module multi-puces et un circuit imprimé, ou pour la connexion entre deux modules multi-puces.
Dans toutes ses applications, l'invention permet d'absorber les ecarts de coefficients de dilatation entre les différents matériaux ; elle fournit une solution apte à résister à des chocs thermiques, et à un cyclage thermique. Comme connexion peut être adaptée en impédance, la longueur de la connexion n'a pas d'incidence sur les caractéristiques électriques du module multi-puces, et il n'est plus utile de chercher à minimiser la longueur de connexion.
L'invention permet de prévoir pour la connexion de modules multi-puces des boucles de relaxation, du fait que la connexion est adaptée en impédance. En outre, elle permet une connexion hyperfréquence entre des dispositifs situés sur des plans différents, mais aussi entre des dispositifs formant entre eux un angle quelconque.
La figure 1 montre une vue de dessus d'un dispositif de connexion selon l'invention. Le dispositif comprend un support 1, qui est constitué d'un fi mince isolant, en polyimide ou dans un matériau présentant des caractéristiques mécaniques analogues. On peut notamment utiliser le film vendu par société E. I. DuPont de Nemours sous les marques déposées Kapton, Mylar, ou Tedlar. Sur le support 1 sont prévus des conducteurs 2, 3 et 4. Ces conducteurs peuvent etre obtenus comme dans la technologie circuit imprimée connue soi, par lamination d'un métal sur le support, et par découpe de la couche métallique ainsi formée photolithographie. Les conducteurs peuvent être en saillie de et d'autre du support, de sorte à pouvoir être fixés sur le module multi-puces, comme expliqué en référence à la figure 3. En outre, les connecteurs sont adaptés en impédance au module multi-puces; dans l'exemple de la figure, l'adaptation en impédance est obtenue par une variation de la largeur du conducteur central. On appelle largeur la dimension du conducteur s'étendant dans le plan du support, et sensiblement perpendiculairement au segment de droite reliant les extrémités du conducteur.
Comme le montre la figure, le conducteur central 3 présente au centre du support une largeur supérieure à la largeur de ses extrémités. En revanche, les conducteurs de part et d'autre de ce conducteur central présentent une largeur sensiblement égale sur toute leur longueur. D'autres solutions sont possibles pour adapter en impédance le dispositif de connexion selon l'invention; l'adaptation en impédance peut s'effectuer partout moyen connu en soi de l'homme du métier.
dispositif de la figure 1 constitue ainsi une connexion coplanaire adaptée en impédance.
figure 2 montre une vue en coupe du dispositif de la figure 1. On y reconnaît le support 1 déjà décrit, et les conducteurs 2 à 4. La figure 2 montre les extrémités en saillie des différents conducteurs.
La figure 3 montre une représentation schématique en coupe de connexions à l'aide 'un dispositif selon l'invention. On a porté à la figure 3 un circuit imprimé 6, sur lequel sont montés trois modules multi-puces 7, 8 et 9, par exemple par collage sur le circuit imprimé. Un premier dispositif 1 1 du genre décrit aux figures 1 et 2 est utilisé pour assurer la connexion du module multi-puces 7 sur le circuit imprimé. A cette fin extrémités de chaque conducteur sont fixées d'une part sur des plages de contact du module, et d'autre part sur des plages de contact du circuit imprimé. Comme le dispositif de connexion assure le positionnement relatif des conducteurs, les extrémités des conducteurs peuvent être fixées en une seule étape sur le module, ou sur le circuit imprimé, par exemple par thermosoudure. Un deuxième dispositif 13 du genre décrit aux figures 1 et est utilisé pour assurer la connexion entre les deux modules multi-puces 8 et 9. Les extrémités de chacun des conducteurs du dispositif sont donc reliées d'une part à plages de contact d'un module, et d'autre part à des plages de contact de l'autre module. On obtient de la sorte une liaison coplanaire adaptée entre les deux modules. Comme pour le dispositif 1 1 la fixation sur les modules peut s'effectuer en seule étape.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux exemples et modes de réalisation décrits et représentés, mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art. On peut faire varier la forme et le nombre des conducteurs. Comme dans les exemples des figures 1 et 2, les conducteurs peuvent dépasser support. II est aussi possible que les conducteurs ne dépassent pas du support. Les modules multi-puces hyperfréquence peuvent etre dans le même plan, comme les puces 8 et 9 de la figure 3, mais ils peuvent aussi être dans des plans différents. II est aussi possible que les modules connectés selon l'invention forment entre eux un angle, autrement dit qu'ils soient respectivement disposés dans des plans distincts.
Claims (1)
- <B>REVENDICATIONS</B> Utilisation pour la connexion d'un module multi-puces hyperfréquence d'un dispositif de connexion coplanaire adapté en impédance, formé d'une pluralité de conducteurs (2, 3, 4) sur un support (1) isolant. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le support isolant est un film. <B>3.</B> Utilisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le support isolant est un film en polyimide. <B>4.</B> Utilisation selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que les conducteurs sont en saillie de part et d'autre du support. <B>5.</B> Utilisation selon l'une des revendications 1 à 4 pour la connexion d'un module multi-puces hyperfréquence à un circuit imprimé. <B>6.</B> Utilisation selon l'une des revendications 1 à 4 pour la connexion d'un module multi-puces hyperfréquence à un autre module multi-puces hyperfréquence. <B>7.</B> Un ensemble d'un module multi-puces hyperfréquence (7) et d'un circuit imprimé (6), le module étant monté sur le circuit imprimé et connecte audit circuit imprimé par l'intermédiaire d'un dispositif de connexion coplanaire <B>(11)</B> adapté en impédance formé d'une pluralité de conducteurs (2, 4) sur un support (1) isolant. <B>8.</B> Un ensemble d'un module multi-puces hyperfréquence (8) et d'un autre module multi-puces hyperfréquence (9), le module (8) étant connecte à l'autre module par l'intermédiaire d'un dispositif de connexion coplanaire (13) adapté en impédance formé d'une pluralité de conducteurs (2, 4) sur un support (1) isolant. <B>9.</B> Un ensemble selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le support isolant est un film. <B>10.</B> Un ensemble selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le support isolant est un film en polyimide. <B>11.</B> Un ensemble selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que les conducteurs sont en saillie de part et 'autre du support.
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